Mleteknik Mler man det man tror man mler

Måleteknik Måler man det, man tror, man måler?

Vurdering af flowmåleprincip Valg af flowmåler afhænger af en mængde faktorer: • Mediet (væske, gas, damp, herunder om der er tale om flerfaseflow som væske/gas) • Maksimaltemperatur • Maksimalt tryk • Mediets viskositet • Mediets densitet • Min. og maks. flow (ønsket måleområde). • Indbygningsforhold/pladskrav. NB flowmålingers usikkerhed er stærkt afhængig af placering af måleren • Krav til nøjagtighed / godkendelser • Krav til vedligehold, herunder krav til kalibreringshyppighed • Udgangssignaler (analog eller digital via feltbus) • Økonomi • EX-område eller ej? • Etc.

Flowmåling - sammenligning af måleprincipper Kilde: Endress + Hauser

At opnå en god måling •

Flowmåling via blænde (orifice) Flowmåling clamp on via ultralyd (time of flight)

Radar-niveaumåling

Ultralyd niveaumåling

Temperaturmåling 3 -tråds-princip

Måleusikkerhed, ∆ Primær kilde: A Beginner's Guide to Uncertainty of Measurement, Stephanie Bell

Målinger påvirkes af mange forhold: 1. 2. 3. 4. Måleinstrumentets beskaffenhed (aldersbetinget drift mv. ) Måleobjekt/målt størrelse (foranderlighed under måling mv. ) Måleprocessen (udførelsen af måling kan være svær) Kendte, integrerede måleusikkerheder (kendes fra kalibreringscertifikatet) 5. Erfaring/kompetencer hos den, der foretager målingen 6. Sampling-relaterede problematikker (i hvor høj grad kan en serie målinger/prøver siges at være repræsentative for den samlede proces? ) 7. Måle-miljøet (temperatur, lufttryk, relativ fugtighed, lufthastighed, mv. )

Uncertainty, Error, Accuracy Der skelnes mellem… • Fejl/Error = forskellen mellem en målt værdi og den ”virkelige”/korrekte værdi. Det endelig måleresultat kan korrigeres for kendte fejl, som f. eks. fremgår af en kalibreringsrapport. • Usikkerhed/Uncertainty = objektiv kvantificering af graden af tvivl ved en måling. Der er tale om en absolut usikkerhed, der kan angives i samme enhed som den målte størrelse. • Nøjagtighed/Accuracy er IKKE det samme som usikkerhed. Nøjagtighed er et kvalitativt begreb, som dermed ikke er objektivt. Nøjagtighedsangivelse er altid relativ. Der er to måder at angive nøjagtighed på. Percentage og reading (% o. r. ) eller percentage of full scale (%o. f. s). Disse angivelser kan bruges til omregning til absolut usikkerhed, der har samme enhed, som den målte størrelse.

Nøjagtighed % o. r. vs. % o. f. s. A = percentage of full scale B = percentage of reading

Linearitet og Turn down Linearitet anvendes til at angive i hvor høj grad og i hvor stort måleområde, der er en lineær sammenhæng mellem en målers udgangssignal og den målte fysiske størrelse. Turn down er udtryk forskellen mellem maksimum og minimum måleværdi, hvor måleren overholder en vis nøjagtighed Turbineflowmåler Turn down ≈ 8: 1 Trykmåler

Datablad for turbine flowmåler

Accuracy vs. Repeatability

Multimeter Fluke 179 True RMS Digital Uddrag fra datablad Usikkerhed på målinger knytter sig til den aktuelt aflæste værdi (o. r. = of reading) og består af to dele. En procentvis usikkerhed plus en usikkerhed på mindst betydende ciffer. Eksempel 1 strømmåling (måleområde m. 3. decimaler ∆relativ = ±(1, 5% + 3) jf. datablad Imålt = 0, 485 A Usikkerhed = Imålt · ∆relativ = (0, 485 · 0, 015) + 0, 003= ± 0, 007 + 0, 003 A = 0, 485 ± 0, 01 A ⟹ Interval = {0, 475 ; 0, 495} A Samlet usikkerhed = 0, 01/0, 485 = ± 2, 1% Eksempel 2 strømmåling (måleområde m. 2. decimaler) Imålt = 8, 45 A Usikkerhed = Imålt · ∆relativ = (8, 45 · 0, 015) + 0, 03 = ± 0, 127 + 0, 03 A = 8, 45± 0, 157 A �Interval = {8, 29 ; 9, 61} A Samlet usikkerhed = 0, 157/8, 45 = ± 1, 9%

Parallaksefejl

Middelværdi

Spredning (standard deviation)

Normalfordeling På datablade og kalibreringsrapporter angives ofte en samlet usikkerhed sammen med en såkaldt coverage probability (Level of confidence) på 95%. Denne kommer fra, at man har klarlagt spredningen ved kalibreringsmålingerne til en standardafvigelse/standard deviation, og forudsat, at målingerne er normalfordelte, giver dækker dette resultatet kun 68% af ”alle” mulige målinger. For at øge dækningen, multipliceres med 2, hvorved forudsigelsen kommer til at dække 95% af alle fremtidige

Kalibrering • Kalibrering er en metode til at klarlægge en given målers fejl over i forhold til nominelt måleområde. • Kalibreringen resulterer i en rapport, som viser, hvor stor afvigelse/fejl, der er i forhold til en reference, som er mere nøjagtig. • Kalibrering foretages oftest af certificerede laboratorier, der råder over kalibreringsudstyr/målere, der er meget nøjagtige og som derfor kan bruges som sammenligningsgrundlag. • Der kan også foretages relativ kalibrering lokalt, hvor der anvendes tidligere erfaringer med en proces som reference.

Kalibreringsrapport for Sitrans magnetisk flowmåler

Usikkerhedsbudget En metode til at kunne kvantificere den samlede måleusikkerhed ved en given måling er at opstille et usikkerhedsbudget. Det er en måde at samle alle identificerbare usikkerheder ved en given måling. Før der kan foretages summering af de enkelte usikkerheder, skal disse have samme enhed, hvilket ikke nødvendigvis er tilfældet. Dette gøres ved omregne alle usikkerheder til en såkaldt standard usikkerhed, som har en enhed, der har samme enhed som den målte størrelse. Dette er forklaret nærmere i ”A Beginner's Guide to Uncertainty of Measurement”, Stephanie Bell

Fagforedrag • Den 28. april 2015 kl. 15 til ca. 20 kommer Endress+Hauser og holder et oplæg om instrumentering i praksis. Der gives en indføring i forskellige måleprincipper og eksempler fra virkeligheden • Desuden kommer Per Lund Christensen fra OUH´s apotek og fortæller om de praktiske problemstillinger, man er nødt til at håndtere ved medicinsk produktion • Sørg derfor at reservere eftermiddagen. Fagforedraget regnes som en del af undervisningen på modulet indenfor instrumentering.